Caso de S5 2-4 generado retorcido o twisted.

Actualización 18 de julio: he detectado un error en el punto 1. En breve lo modificaré, incluyendo seguramente las imágenes (ahora tengo el ordenador con algún problema en el modulo de electricidad). Fin de actualización.

Actualización 20 de julio. ¡¡ Corregido !!. Esta corrección nos ha obligado a borrar parte del texto que habíamos escrito, redundante. Y he cambiado la imagen. Fin de actualización.

En la entrada anterior hemos analizado un caso de S5 2-4 generado entrelazado o entangled que no sólo tenía RHs en dos de los VFs posibles (y eran 7) y hemos determinado el mecanismo que hace que los que no tienen RH no puedan tenerlo y lo que es más importante hemos demostrado que el que este mecanismo sea posible es debido a que el caso es entrelazado. Y también hemos comentado que este mecanismo no podría ser el motivo de que los casos twisted no tengan recorridos hamiltonianos.

¿ Podemos encontrar un mecanismo similar para los casos twisted, mecanismo en el que se vea claramente que puede intervenir por ser twisted ? Esto es lo que vamos a intentar contestar en esta entrada.

Para ello en esta entrada analizamos dos casos. Aunque los dos casos son twisted lo son de manera diferente: el primer caso es más cerrado, los IASes que lo hacen twisted están más cercanos el uno del otro, que en el segundo. Esto tiene consecuencias: si bien, como veremos, en los casos twisted más cerrados el método de activar el ciclo de C4 de todas las maneras posibles y concluir que todas llevan a contradicción funciona de manera bastante directa en los otros casos, los más abiertos, no parece ser así (es lo que queremos determinar).

En los casos twisted del segundo tipo, más abiertos, al aplicar el algoritmo de la patente, ocurre lo que explicamos a continuación. Primero una muestra gráfica, ya que lo hemos dibujado completamente. Sus parámetros son S5, G5, C2C4, IAS5, Circunferencia 6. Figura en la imagen siguiente (de nuevo bastante confusa, pido disculpas por ello):

s5 c2 c2 ias 6 twisted para blog

Sus VFs (excluimos los que sabemos, por el teorema de Rankin, que no pueden tener RHs). Son 23541 y 54123. Al aplicar el algoritmo que hemos implementado (el reflejado en la primera patente) determina que no tiene RHs en ninguno de estos dos vértices, pero dato importante, necesita respectivamente 27 opcions (y 11 llamadas de backtraking) y 42 opciones (y 18 llamadas de backtraking).

Creo relevante señalar a este respecto que en los otros dos casos en los que hemos encontrado demostraciones cortas o más directas de que no podían existir RHs (todos los 2-3 generados; algunos de los 2-4 generados entangled), el algoritmo identificaba que no existían sin opciones…

Otra de las preguntas que nos hacemos en esta entrada es si, en estos casos, hay una demostración más directa, más rápida, más económica, más corta, más comprensible, de que no tienen RHs en los VFs o sólo podemos determinar esto ejecutando todas estas llamadas de backtraking.

En cualquier caso queda claro lo que buscamos: identificar un mecanismo que esté relacionado con la propiedad de ser twisted y que  haga imposible la existencia de un RH en todos o algunos de los VFs. Y es muy posible que el hecho de que los ciclos de orden 4 se deban de activar de una determinada manera (que haya restricciones al respecto) forme parte del mecanismo. Y esto explica también por que el algoritmo necesita tanto backtraking en estos casos: esta propiedad no está incorporada en la implementación.

1.Twisted cerrados. A estos efectos comenzamos analizando un caso twisted cerrado que como veremos admite una demostración de que no contiene RHs sin necesidad de utilizar el algoritmo. Es aplicando aplicando el método que ya describíamos en la descripción de la patente, que consiste en activar de todas las maneras posibles el ciclo de C4 que sale de la identidad.

Es un caso 2-4 generado e IAS de orden 6 y circunferencia de orden 3 (¿ 6 IASes ?), en el que se detectaba que no podía tener recorridos hamiltonianos de manera más rápida que aplicando el algoritmo.

En un segundo punto aplicaremos este método (que ya hemos comentado que no nos satisface del todo, estamos convencidos de que debe de haber un método todavía más directo) al caso abierto, el que ha motivado la entrada para ver si funciona también. Por cierto, en breve aplicaré a este caso el algoritmo para ver tras cuantas opciones determina que no contiene RHs.  

Actualización 27 de junio de 2016. Ya lo he aplicado: salvo en el VF 31425, en el que determina que no hay VF tras 3 opciones y una llamada a backtraking en los otros lo encuentra de manera directa tras entre 1 opción (en el otro ciclo potencial y 3 op). De ciclo a ciclo el número de opciones es 3, 3,2,2,2,1. Fin de actualización.  

El caso aparece en la imagen siguiente (no está completo).

caso c2 c4 circ 3 twisted

El método es como sigue:

–el ciclo de orden 4 que sale de la identidad se puede activar de 16 maneras posibles diferentes. Algunas son equivalentes.

primera manera de activarlo: todos inactivados. Como se puede ver se genera contradicción (aparecerían necesariamente ciclos de orden 2). Esto es independiente de la propiedad de twistedness. Esta clase de equivalencia contiene solo un representante.

segunda manera de activarlo: sólo 1 activado (y por lo tanto los otros tres inactivados). En esta clase de equivalencia hay 4 representantes o maneras posibles de activar.  Y es fácil ver que se genera también necesariamente contradicción, de manera independiente a la propiedad de twistedness.

tercera manera de activarlo: tres arcos activados, también con cuatro representantes.  En la imagen siguiente (que representa el último digrafo mostrado anteriormente pero de manera más clara, sin confusión de colores) mostramos la situación cuando se activa el IAS de la identidad tomando como VF la permutación 13254. Esto hace que el ciclo de orden 4 que sale de la identidad se active por dos arcos. En esta situación todavía no se genera ninguna contradicción.

c2c4 ias 6 nuevo para blog

En la imagen se aprecia claramente que al ser twisted, el IAS marcado con A1 conecta con el IAS marcado con A2 y con el marcado como A3 y que también A2 y A3 están conectados. Lo  mismo sucede con los IASes marcados B1, B2 y B3 o los IASes marcados C1,C2 y C3. Y falta un último “cluster” o grupo de IASes que no hemos dibujado de momento para no añadir más confusión. En un caso smooth estas conexiones entre estos IASes no existirían. Es importante que el lector recuerde esto ya que estas conexiones que sólo existen por ser twisted son clave, como veremos.  

En la imagen siguiente vemos  que pasa al activar el tercer arco del ciclo de orden 4. Nótese que si activasemos estos tres arcos del ciclo de orden 4 directamente, llegaríamos a la misma situación que aparece en la imagen.

cntradiccion 200

El marcar el tercer arco tiene consecuencias:

–aparece un posible ciclo de orden 4 (marcado en la figura cómo Contradicción 1) en el que hay tres arcos ya marcados, posible ciclo que hay que corregir.

–aparece otro posible ciclo de orden 4, marcado como contradicción 2.

Si dibujamos el IAS rojo, y extraemos las correspondientes consecuencias aparece otro ciclo de orden 4, en este caso ya inevitable. Se concluye que no puede existir un RH si marcamos los 3 arcos del ciclo de orden 4 de la identidad.

Nota. Según recuerdo el primer digrafo de este caso, el que realizamos hace años y publicamos hace un par de días un poco más arriba en esta misma entrada, contiene exactamente el numero de IASes necesario para demostrar que surge contradicción en cualquiera de las activaciones posibles del ciclo de orden 4 de la identidad. En este caso contiene casi tantos IASes como el total de IASes del digrafo, lo cual no parece una gran ventaja: pero ¿ y si en los casos twisted, a medida que n crece el la contradicción se puede seguir encontrando activando un número de IASes limitado del entorno de la identidad ? . En este caso nadie diría que el método no es ventajoso…Por eso me interesa determinar si también en los casos twisted pero más abiertos, el test es local.

Fin de nota.

De la misma manera que hemos demostrado con todo detalle que emerge contradicción al marcar los 3 arcos del ciclo de orden 4 de la identidad, se podría demostrar que pasa lo mismo con cualquier otra activación de tres arcos de este ciclo (y de cualquier otro), así como al activar sólo dos arcos opuestos en el ciclo de orden 4.

Y es fácil ver de que la causa de todo esto es que el caso sea twisted.

Continuará…

Nota.

Aprovecho para hacer un apunte rápido sobre una pregunta que hicimos en una entrada anterior, a la que asociamos una figura que volvemos a publicar:

smoothes twisted

Cuando construimos el entorno de la identidad puede, en teoría suceder dos cosas: quedan todos los vértices del entorno saturados (es decir de todos ellos entran y salen 2 arcos) o no quedan saturados. En el caso de que queden saturados es fácil demostrar que casos como el de la figura no pueden suceder: supongamos que un IAS de la circunferencia que se encuentre fuera del entorno de la identidad enlaza con un IAS que se encuentre al otro lado del entorno y que en su mismo lado podemos añadir más IASes a la circunferencia. Entonces por simetria debería de entrar en el entorno de la identidad un arco de alguno de estos IASes, lo cual es contradictorio con el hecho de que está saturado. Por lo tanto cuando el entorno de la identidad queda saturado podemos afirmar que el caso será smooth.

Queda por determinar:

–si es posible construir el entorno de la identidad sin que quede saturado;

–si esto fuese posible, que formas posibles pueden adoptar estos casos;

–y si estas formas tienen consecuencias de cara al problema  de recorridos hamiltonianos.

Haremos una entrada específica para comentar sobre todo esto en detalle.

Fin de nota.

2. Twisted más abierto (realizada a partir de 27 de julio de 2016).

Ya hemos comentado que si bien en el caso twisted más cerrado estudiado en el punto 1, cuando se le aplica el algoritmo, se puede determinar que no tiene RHs en pocas opciones (entre 3 y 1) y con pocas llamadas a backtraking (en general ninguna, lo determina directamente) en el caso twisted más abierto que estamos estudiando ahora, cuando se le aplica el algoritmo, tarda bastante más en determinar que no tiene RHs: más de 20 opciones y más de 11 llamadas a backtraking.

Luego es mucho más interesante encontrar una demostración lo más directa posible en estos casos. Diría que la vía de ataque tiene que implicar el IAS de la identidad y el IAS opuesto al de la identidad en la circunferencia.

A continuación dos imágenes que muestran el caso que estudiamos. La primera ya está publicada en esta misma entrada. La segunda es un nuevo dibujo que realmente tampoco mejora mucho en términos de claridad pero al  menos nos da otra perspectiva.

s5 c2 c2 ias 6 twisted para blog

c2c4 IAS5 para blog 22

 Ver entrada con mismo título, nº2.

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